1-阻抗实验注意点和阻抗谱分析思路
2- 阻抗试验的基础知识非常详细
3-阻抗的测量
4-AD5933 | 直接数字频率合成器(DDS) | 亚德诺(ADI)半导体
5-阻抗测量中的万能法宝 | 亚德诺半导体
6-参考设计:基于AD5933生物复阻抗测量仪 | 亚德诺半导体
7.测量阻抗的方法 百科网分析测试wiki版
交流阻抗通常足够用于手机电池,动力电池通常需要直流阻抗。同类电池的直流阻抗与交流阻抗成正比或差异基本相同。 直流阻抗是根据物理公式R=V/I,测试设备迫使电池在短时间内(一般为2-3秒)通过大量恒定直流电流(目前一般使用10A-80A大电流池两端的电压,并根据公式计算当前电池的内阻。 该测量方法精度高,控制得当,测量精度误差可控制在0.1%以内。 但这种方法有明显的缺点: (1)只能测量大容量电池或电池,小容量电池不能在2-3秒内负荷10A-80A的大电流; (2)当电池通过大电流时,。因此,测量时间必须很短,否则测量的内阻误差很大; (3)大电流通过电池损坏电池内的电极。 交流阻抗:由于电池实际上等同于有源电阻,我们给电池施加固定频率和电流(目前通常使用1)KHZ频率,50mA小电流),然后取样电压,经过整流、滤波等一系列处理后,通过运放电路计算电池的内阻值。 交流压降内阻测量法的电池测量时间很短,一般在100毫秒左右,几乎一按下测量开关就完成了测量。 这种测量方法的精度也很好,测量精度误差一般在1%-2%之间。 该方法的优缺点: (1)几乎所有的电池都可以通过交流压降内阻测量来测量,包括小容量电池。这种方法通常用于笔记本电池电池的内阻测量。 (2)交流压降测量方法的测量精度可能受到纹波电流和谐波电流干扰的影响。这是对测量仪器电路中抗干扰能力的测试。 (3)用这种方法测量,不会对电池本身造成太大损坏。 (4)交流压降测量方法的测量精度不如直流放电内阻测量方法。在某些内阻在线监测的应用中,只能采用直流放电测量方法,而不能采用交流压降测量方法。
8.交流阻抗的测量方法 - 模拟技术 - 电子爱好者网
在20世纪50年代,Delahay理论上系统地讨论了电化学过程动力学的交流方法。H.Gerischer与W.Mehl1955年发表的氢分析反应EIS(ElectrochemicalImpedance Spectroscopy,缩写为EIS)早期研究可能是最重要的,在这项研究中,他们发现测量的阻抗谱中有感抗,即电感元件的频率响应。H.Gerischer采用线性电学元件的网络分析法,对交流电桥测量电极系统的阻抗谱进行了重要的测量法拉第阻抗在电极过程中可以有不同的等效电路形式。20世纪60年代初,荷兰物理化学家J.H.Sluyters在电化学过程研究中实现了交流阻抗谱法的应用。Smith从不同的角度研究相同的问题,即在直流稳态的基础上叠加小振幅的交流电压信号,观察电流响应的峰值,称为或。这两种方法的结果是一致的。
根据阻抗本身的定义,被测系统的输入激励信号应为电流,电化学测量中的响应信号为电极电位。由于可逆电极反应的电位处于平衡电位,因此使用电流作为扰动信号进行阻抗测量非常方便。不可逆电极反应更为复杂。电极上的法拉第电流密度远大于电极反应的交换电流密度。为了保持一定的不可逆程度,必须保持法拉第电流密度或电极系统处于一定的不平衡电位。很难通过控制电流来保持电极系统在某个电位范围内的稳定。
交流阻抗法就是以不同频率的小幅值正弦波扰动信号作用于电极系统,由电极系统的响应与扰动信号之间的关系得到的电极阻抗,推测电极的等效电路,进而可以分析电极系统所包含的动力学过程及其机理,由等效电路中有关元件的参数值估算电极系统的动力学参数,如电极双电层电容,电荷转移过程的反应电阻,扩散传质过程参数等。
交流阻抗的测量方法
交流阻抗法是电化学测试技术中一种非常重要的方法,是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来,交流阻抗的测试精度越来越高,超低频信号阻抗谱也具有良好的再现性加上计算机技术的进步,阻抗谱分析自动化程度越来越高,使我们能够更好地了解电极表面双层结构、激活钝化膜转换、孔腐蚀诱发、开发、终止和活性物质吸附过程。?
(1)交流阻抗:交流阻抗是是阻抗。在电子学中,是指电子元件对交流激励信号的电阻和电抗的复合特性;在电化学中,是指电极系统对所施加的交流激励信号的电阻和电抗的复合特性。阻抗模的单位是欧姆,阻抗辐角(相角)的单位是弧度或度。
(2):在测量阻抗的过程中,如果交流激励信号的频率不断变化,可以测量一系列随频率变化的阻抗数据。阻抗数据随频率变化的集合称为阻抗频率谱或阻抗谱。阻抗谱是频率的复函数,可以用振幅频率特性和相频特性的组合来表示;阻抗的实部和虚拟部分也可以在复平面上以频率为参变量显示。测量频率范围越宽,阻抗谱信息就越完整。RST5200电化学工作站的频率范围为:0.00001Hz~1MHz,阻抗谱的测量可以很好地完成。?
(3):电化学阻抗谱是一种电化学测试方法,采用小信号交流稳态测量方法。对于电化学电极系统中的溶液电阻、双极系统中的溶液电阻、双层电容和法拉第电阻;电流阶跃、电位阶跃等临时方法的精度较低。此外,扩散传质过程等特性需要很长时间才能确定,这是暂态法无法实现的,这是电化学阻抗谱的优点。?
(4)电化学阻抗谱测量的特殊性:在测量原理方面,电化学中测量电极系统的阻抗谱与电子中测量电子部件的阻抗谱没有本质区别。通常,我们希望在电极系统处于某种状态时获得电化学阻抗谱。为了保持电极系统的状态,电极电位必须保持不变。通常认为,电极电位变化50mV以上将破坏现有状态。因此,在电化学阻抗谱测量中,必须注意两个关键点:和。?
(5)正弦交流信号范围:为避免对电化学电极系统产生较大影响,希望其有良好的线性响应,正弦交流信号。?
(6)自动偏差:在电化学阻抗谱测量过程中,由于偏置电位不一定等于开路电位和少量非线性作用,工作电极电流中也含有直流成分。去除直流成分(偏流)可以扩大交流信号的动态范围,提高信噪比。RST5200电化学工作站,可在测量过程中动态地调整去偏电流,使获得的阻抗谱数据更精准。此外,工作电极的极化电流可以在软件界面的状态栏中实时显示,供操作人员参考。?
以上是交流阻抗的相关说明。以下是实验设置过程中遇到的专业术语的简要概述,让用户更好地了解交流阻抗方法。
(1):在电化学阻抗谱中,通过对数描述频率变化可以使阻抗谱显得紧凑而不失特征。在对数坐标系中,人们更习惯于以10为底。鉴于此,在RST在电化学工作站频率变化10倍的频率范围称为频段。例如:将1Hz~10Hz频率范围称为频段6;10Hz~100Hz频率范围称为频段7等。每个频段可包含1~根据操作人员的设置,确定24个频点。一般来说,需要注意的频段可以设置更多的频点,运行时间过长的频段可以设置更少的频点。?
(2):电化学阻抗是频率函数(例如,频率是振幅和相频特性中的自变量;频率是阻抗复平面和导纳复平面中的参变量)。为了更全面地表达电化学系统的阻抗特性,我们需要在较宽的频率范围内进行测量,通常需要几十个频率。在RST这种离散的测量频率在电化学工作站称为频点。测量后,每个频点将获得一组测量值。?
(3):在RST在电化学工作站,正弦波将持续一个完整的周期(相位变化量=2?60度)形成的波形称为周波。在交流信号的稳态测量中,测量时间越长,信噪比越高。因此,如果设置更多的频点周波数,则该频点的测量数据将更准确。当然,相应的测量时间将更长。
(4):在电化学阻抗谱测量过程中,我们称第一个测量频率为起始频率;最后一个测量频率称为终止频率。提示:由于高频点所需的测量时间较短,如果起始频率设置为高频,终止频率设置为低频,则在测量过程中可以更早地看到阻抗谱的全貌。
(5):运行时间与设置起始频率、终止频率、频点数量、每个频点周波数等参数密切相关。RST在电化工站的软件中,当上述参数发生变化时,将立即计算运行时间,便于操作人员权衡。
(6):在RST在电化工站中,电解池中工作电极的直流电位(相对于参考电极)称为偏置电位。在电子学中,为了便于信号分析,交视为由交流信号和直流信号叠加组成,以便于信号分析。直流信号可以使交流波向上或向下偏移,称为偏置信号。以电位(电压)的形式表示,称为偏置电位(电压)。?
大多数电化学阻抗的测量是在开路电位条件下进行的。此时,外部电路电流为零,工作电极上没有超电位。当工作电极添加的交流信号足够小时,如2mV~20mV,通常认为这种平衡状态不会被破坏。请注意,工作电极上的偏置电位应该是开路位。由于电化学系统的开路电位很难用理论公式精确计算,需要实测得到。因此,在进行电化学阻抗谱测量之前,我们要先测得电极系统处于稳态时的开路电位,并将该值填入偏置电位输入框中。
如果需要在极化条件下测量电化学阻抗谱,则:偏置电位 = 开路电位 + 超电势。
视研究状态不同而异。在很多情况下,我们是为了获取工作电极电流为零时的电化学阻抗谱,这时,应先测定其开路电位,并使偏置电位=开路电位。如果为了获得阳极钝化状态下的电化学阻抗谱,应使偏置电位=阳极钝化电位。如果为了获得阳极腐蚀状态下的电化学阻抗谱,应使偏置电位=阳极腐蚀电位。如果为了获得阴极保护状态下的电化学阻抗谱,应使偏置电位=阴极保护电位。RST5300电化学工作站的偏置电位范围为+/-12.8V,可以很好地满足偏置需求。
(7):正弦交流激励信号的幅度。从不破坏电化学体系状态以及减小非线性失真的角度考虑,交流振幅越小越好;从电子测量所需的信噪比角度考虑,交流振幅越大越好。人们认为2mV~20mV比较合适,其实这是一种折中。在RST电化学工作站中,2mV~20mV的幅度通常不会破坏电化学系统的原有状态,而且,正弦锁相放大器及正弦相关检测器中可以将常见的电化学噪声和环境噪声抑制掉。
(8):在电化学阻抗谱测量过程中,随着测量频率的大范围改变,电极系统的阻抗数值变化很大,通常可达好几个数量级。在RST电化学工作站中,有自动量程供选择。一般我们可选择自动量程。只有当频率范围较小并且已经知道响应信号的幅度时,才可用固定电流量程。
(9):属有源传感器,其输入级为高阻抗电压跟随器,一般要求其输入阻抗达到1E10欧姆以上。而普通电压表的阻抗通常为1E6欧姆左右。
在应用上,对于阻抗极高的被测电路,例如:玻璃参比电极、处于低湿度状态的混凝土(电解质)、超微电极等,只有采用高阻电压传感器才能准确测定其开路电位。在RST5000系列电化学工作站中,高阻电压传感器的输入阻抗高达5E12欧姆,并且可满足交流阻抗法的高频需求以及+/-12.8V的扫描范围。
(10):属有源传感器,它通过运放的负反馈作用使电流流过传感器形成的电压降趋于零。对被测电路而言,零阻电流传感器相当于短路。在应用上,对于低电压低阻抗的被测电路,例如:浓差电偶腐蚀电流、强电解质的溶液电阻等,只有采用零阻电流传感器才能精确测定。一般地,低频零阻电流传感器易于实现。当工作频率较高时,器件的高频特性将明显制约零阻电流传感器的性能。通过特别设计,RST5000系列电化学工作站的零阻电流传感器能够在10Msps下稳定工作。从而,确保了交流阻抗法中的幅度及相位的精确测定。
9、阻抗测量方法在传感器技术中地应用 - 百度文库
参考文献一:
奈奎斯特阻抗图形解读
10、阻抗基本知识和使用技巧 - 知乎
11、医用型全固态钾离子钠离子选择性传感器的研制【毕业论文】 - 道客巴巴
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